DE19963186B4 - Method for controlling and / or regulating the cooling section of a hot strip mill for rolling metal strip and associated device - Google Patents

Method for controlling and / or regulating the cooling section of a hot strip mill for rolling metal strip and associated device Download PDF

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Abstract

A method and device for the automation of a cooling section in a hot strip rolling mill, wherein an individual course of cooling over time for each strip point of the metal strip is specified and whereby the cooling specifications can be determined from the desired properties of the steel, independent of variable process value.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Kühlstrecke einer Warmbandstraße zum Walzen von Metallband, insbesondere von Stahlband, wobei durch Kühlung die Gefügeeigenschaften des gewalzten Metallbandes eingestellt werden. Daneben bezieht sich die Erfindung auch auf die zugehörige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The The invention relates to a method for controlling and / or Control of the cooling section of a Hot Strip Mill for rolling metal strip, in particular steel strip, wherein Cooling the microstructural properties set of the rolled metal strip. Besides it refers the invention also to the associated Apparatus for carrying out of the procedure.

Speziell in der Stahlindustrie werden sogenannte Brammen im heißen Zustand in einer Warmbandstraße zu Bändern gewalzt. Nach dem Walzen durchläuft das Blech eine Kühlstrecke. Die Kühlstrecke der Warmbandstraße dient zum Einstellen der Gefügeeigenschaften der gewalzten Stahlbänder.specially In the steel industry so-called slabs are hot in a hot strip mill to tapes rolled. After rolling through the sheet a cooling section. The cooling section the hot strip mill serves to adjust the structural properties the rolled steel bands.

Die Gefügeeigenschaften der hergestellten Bänder werden bisher überwiegend aus der Haspeltemperatur abgeleitet, die durch die Kühlstreckenautomatisierung auf einem vorgegebenen Sollwert konstant gehalten wird.The microstructural properties the produced bands have been prevalent so far derived from the reel temperature, by the cooling line automation is kept constant at a predetermined setpoint.

Neue Werkstoffe, wie Mehrphasenstähle, TRIP-Stähle oder dergleichen, erfordern eine genaue definierte Wärmebehandlung, d.h. die Vorgabe und die Überwachung eines Temperaturverlaufes vom letzten Walzgerüst bis zum Haspel.New Materials such as polyphase steels, TRIP steels or The like require a well-defined heat treatment, i. the default and the surveillance a temperature profile from the last rolling stand to the reel.

Aus „Neues Prozessoptimierungs- und -steuerungssystem für eine Laminarkühlstrecke" in „Stahl und Eisen", Band 116 (1996), Nr. 11, Seiten 115 bis 120, ist ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Kühlstrecke einer Warmbandstraße zum Walzen von Metallband, insbesondere von Stahlband, bekannt, wobei durch Kühlung die Gefügeeigenschaften des gewalzten Metallbandes eingestellt werden. Bei diesem Stand der Technik werden Gruppen von Messstellen zu Segmenten zusammen gefasst. Der Isttemperaturverlauf jedes Segments wird mit einem Solltemperaturverlauf verglichen und ein Modell aufgrund des Vergleichs adaptiert. Ferner werden aus dem Vergleich Prozessführungssignale der Steuerung und/oder Regelung der Kühlstrecke abgeleitet.From "New Process optimization and control system for a laminar cooling section "in" steel and iron, "volume 116 (1996), No. 11, pages 115 to 120, is a method of control and / or regulation of the cooling section a hot strip mill to Rolling of metal strip, in particular of steel strip, known, wherein by cooling the structural properties set of the rolled metal strip. At this booth Technically, groups of measuring points are grouped into segments. The actual temperature profile of each segment is determined by a setpoint temperature profile compared and adapted a model based on the comparison. Further will be from comparing process control signals of Derived control and / or regulation of the cooling section.

Aus „Neue Eigenschaftskombinationen an Grobblech durch den beschleunigten Kühlprozess" in „Stahl und Eisen", Band 119, (1999), Nr. 3, Seiten 57 bis 65, ist bekannt, für Versuchszwecke definiert ein Walzband zu erzeugen, dessen Kühlendtemperaturprofil um bis zu 400°C variiert.From "New property combinations on heavy plate through the accelerated cooling process "in" Stahl und Eisen ", volume 119, (1999), No. 3, pages 57 to 65, is known for experimental purposes to produce a rolled strip whose cooling end temperature profile is up to to 400 ° C varied.

Aus der DE 196 39 062 A1 ist ein modellgestütztes Verfahren zur kontrollierten Kühlung in gesteuerten Walz- und Kühlprozessen von Warmband oder Grobblech bekannt, bei dem die Kühlanlage von einem Computer gesteuert wird, der unter anderem darauf programmiert ist, aus Änderungen der Endwalztemperatur und der Geschwindigkeit des Walzgutes neue Abkühlgeschwindigkeiten sowie die Länge der aktiven Wasserleitung in der Kühlstrecke zu ermitteln.From the DE 196 39 062 A1 is a model-based method of controlled cooling in controlled rolling and cooling processes of hot strip or plate is known, in which the cooling system is controlled by a computer that is programmed, among other things, from changes in Endwalztemperatur and the speed of the rolling new cooling rates and the length to determine the active water pipe in the cooling section.

Aus „Proceedings of ME FEC Kongreß 99", Düsseldorf, June 13–15, 1999 (Verlag Stahl Eisen GmbH) ist ein Vorschlag bekannt geworden zur Automatisierung von Warmbandstraßen, bei der speziell für die Kühlstrecke eine modellgestützte Steuerung vorhanden ist. Dabei liegt der Kühlung die Vorstellung zugrunde, daß über die Länge der gesamten Kühlstrecke eine Referenztemperatur vorgebbar ist und daß die aktuell gemessene Temperatur über eine adaptive Steuereinheit an die vorgegebenen Werte angepaßt wird. Wesentlich ist dabei, daß über Enthalpie-Betrachtungen und Aufteilung des Abkühlungsprozesses in eine Serie von kleineren thermodynamischen Prozessen der Einfluß der Kühlung in longitudinaler und vertikaler Richtung erfaßt werden kann. Insbesondere erfolgt dabei eine Berechnung über die Methode der „Finite Elemente".From "Proceedings of ME FEC Congress 99 ", Dusseldorf, June 13-15, 1999 (Verlag Stahl Eisen GmbH) has become known a proposal for the automation of hot strip mills, especially for the cooling section a model-based Control is present. Cooling is based on the idea that about the Length of entire cooling section a reference temperature can be specified and that the currently measured temperature via an adaptive Control unit is adapted to the predetermined values. It is essential that about enthalpy considerations and division of the cooling process in a series of smaller thermodynamic processes the influence of cooling in longitudinal and vertical direction can be. In particular, a calculation is made via the Method of "Finite Elements".

Von letzterem ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Automatisierung von Kühlstrecken in Warmwalzstraßen anzugeben und die zugehörige Vorrichtung zu schaffen.From Based on the latter, it is an object of the invention to provide an improved Specify method for automating cooling sections in hot rolling mills and the associated To create device.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Eine zugehörige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist durch die Merkmale im Anspruch 10 gekennzeichnet.The Task is inventively by solved the characterizing features in claim 1. further developments are in the dependent claims specified. An associated one Apparatus for carrying out of the method is characterized by the features in claim 10.

Die eingangs dargestellte Problematik wird nunmehr nicht wie beim Stand der Technik durch eine Vorgabe des Temperaturprofils entlang der Kühlstrecke, sondern durch die Vorgabe eines für jeden Bandpunkt des Metallbandes individuellen zeitlichen Abkühlverlaufs gelöst. Vorteilhaft ist dabei insbesondere, daß eine solche Vorgabe unmittelbar aus den gewünschten Stahleigenschaften ermittelt werden kann und unabhängig von variablen Prozeßgrößen, wie beispielsweise die Bandgeschwindigkeit, bleibt.The initially presented problem is now not as in the state the technology by specifying the temperature profile along the Cooling section, but by specifying one for each band point of the metal band individual temporal cooling process solved. It is advantageous in particular that such a specification immediately from the desired Steel properties can be determined and independent of variable process variables, such as For example, the tape speed remains.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist also wesentlich, daß für jeden sogenannten Bandpunkt des zu kühlenden Materials ein eigener zeitlicher Abkühlverlauf vorgegeben wird. Damit können die so ermittelten Zeitfunktionen jederzeit für jeden Bandpunkt mit den vorgegebenen zeitlichen Abkühlkurven verglichen werden.At the inventive method So it is essential for everyone so-called band point of the to be cooled Material is given its own temporal Abkühlverlauf. With that you can the time functions thus determined at any time for each band point with the given compared to temporal cooling curves become.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß Abkühlverhältnisse vorgegeben werden können, die den tatsächlichen Vorgaben der Praxis besser entsprechen. Vorteilhafterweise kann nunmehr auch eine variable Kühlung entlang des Bandes vorgegeben werden, womit im Walzband Bereiche bestimmter Qualität gezielt erzeugt werden können. Dadurch sind nunmehr auch sogenannte Dual-Phasen-Materialien erzeugbar, was beim Stand der Technik nicht möglich war.The inventive method has the advantage that Abkühlverhältnisse be specified which better correspond to the actual requirements of the practice. Advantageously, variable cooling along the strip can now also be predetermined, whereby areas of specific quality can be selectively produced in the rolled strip. As a result, so-called dual-phase materials are now produced, which was not possible in the prior art.

Dadurch, daß der Abkühlverlauf für jeden Bandpunkt entlang der gesamten Kühlstrecke vorgegeben wird, ist die Steuerung und/oder Regelung nicht mehr an feste Schaltorte gebunden; es sind vielmehr jederzeit beliebige Ventile zur Kühlmittelzufuhr betätigbar. Damit die Einhaltung der vorgegebenen Abkühlung entlang der Kühlstrecke durch die Steuerung und/oder Regelung überprüft werden kann, wird erfindungsgemäß das Modell in Echtzeit mit dem Band in der Kühlstrecke mitgerechnet. Dies liefert die erforderlichen Bandtemperaturen auf der Kühlstrecke und wird durch gemessene Temperaturwerte ständig korrigiert.Thereby, that the cooling profile for every band point along the entire cooling section is specified, the control and / or regulation is no longer tied to fixed switching sites; Rather, they are always arbitrary Valves for coolant supply actuated. So that compliance with the specified cooling along the cooling section can be checked by the control and / or regulation, according to the invention, the model counted in real time with the tape in the cooling section. This delivers the required belt temperatures on the cooling section and is measured by Temperature values constantly corrected.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt also insgesamt eine flexible Vorgabe der Wärmebehandlung für moderne Stähle. Damit wird den Forderungen der Praxis Rechnung getragen.The inventive method So allows a total of a flexible specification of the heat treatment for modern Steels. This takes into account the demands of the practice.

Bei entsprechenden Vorrichtungen, die jeweils eine Kühlstrecke beinhalten, welche über ihre gesamte Länge durch jeweils individuell einstellbare Ventile mit Kühlmitteln beaufschlagbar ist, sind Mittel zur Vorgabe von Abkühlkurven für die einzelnen Bandpunkte des Metallbandes vorhanden. Weiterhin sind Einheiten zur Berechnung der Abkühlkurven, zur Korrektur der berechneten Abkühlkurven auf der Basis von gemessenen Temperaturen, zum Vergleichen mit den vorgegebenen Abkühlkurven und zur Generierung von Prozeßführungssignalen vorhanden. Diese Einheiten können softwaremäßig in einen Rechner implementiert werden.at corresponding devices, each containing a cooling section, which over its entire Length through each individually adjustable valves can be acted upon with coolants, are means for setting cooling curves for the individual band points of the metal band available. Furthermore are Units for calculating the cooling curves, to correct the calculated cooling curves based on measured temperatures, to compare with the predetermined cooling curves and for generating process control signals available. These units can software in one Calculator can be implemented.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit weiteren Unteransprüchen. Es zeigenFurther Details and advantages of the invention will become apparent from the following Description of the figures of exemplary embodiments with reference to the drawing in conjunction with further subclaims. It demonstrate

1 den Aufbau einer der Walzstraße nachgeschalteten Kühlstrecke, 1 the construction of a rolling mill downstream cooling section,

2 ein dreidimensionales Temperatur-Zeit/Bandlängen-Diagramm, 2 a three-dimensional temperature-time / band length diagram,

3 das Strukturbild der Steuerung/Regelung einschließlich Modellkorrektur für die Kühlstrecke gemäß 1 und 3 the structure picture of the control / regulation including model correction for the cooling section according to 1 and

4 im einzelnen die Berechnung der Modellkorrektur aus 3. 4 in detail, the calculation of the model correction 3 ,

Anhand 1 wird die Abkühlung von Metallband als Teil der Warmwalztechnologie und dort im einzelnen die Funktion der Kühlstrecke verdeutlicht. Beim Warmwalzen von Stahl werden sogenannte Brammen mit einer Ausgangsdicke von ca. 200 mm zu einem Band von 1,5 bis 20 mm gewalzt. Die Verarbeitungstemperatur ist dabei 800 bis 1200°C. Das Prozeßende beinhaltet nach dem Walzen die Abkühlung des Bandes mit Wasser in einer Kühlstrecke auf 300 bis 800°C.Based 1 is the cooling of metal strip as part of the hot rolling technology and there clarifies the function of the cooling section in detail. In the hot rolling of steel so-called slabs are rolled with a starting thickness of about 200 mm to a band of 1.5 to 20 mm. The processing temperature is 800 to 1200 ° C. The end of the process, after rolling, involves cooling the strip with water in a cooling zone to 300 to 800 ° C.

In 1 ist dazu das letzte Walzgerüst einer Warmbandstraße mit 1 bezeichnet. Dem Walzgerüst 1 folgt ein Fertigstraßenmeßplatz 2, nach der Kühlung ein Haspelmeßplatz 3, an denen jeweils die Temperatur des Bandes gemessen wird, und anschließend ein Unterflurhaspel 4 zum Aufhaspeln des Metallbandes zu einem Coil. Zwischen Fertigstraßenmeßplatz 2 und Haspelmeßplatz 3 befindet sich die im vorliegenden Zusammenhang allgemein als Anlage bezeichnete Kühlstrecke 10.In 1 is the last rolling stand of a hot strip mill with 1 designated. The rolling stand 1 follows a finishing road measuring station 2 , after cooling a reel measuring station 3 , on each of which the temperature of the strip is measured, and then an underfloor coiler 4 for coiling the metal strip into a coil. Between finishing road measuring station 2 and reel meter 3 is located in the present context generally referred to as conditioning cooling line 10 ,

Ein gewalztes Warmband aus Stahl ist in 1 mit 100 bezeichnet. Es läuft durch die Kühlstrecke 10 und wird von beiden Seiten über Ventile mit einem Kühlmedium, insbesondere Wasser, gekühlt. Einzelne Ventile können zu Gruppen zusammengefaßt sein, beispielsweise sind die Ventilgruppen 11, 11', ..., 12, 12', ..., 13, 13', ... sowie 14, 14', ... dargestellt.A rolled hot strip of steel is in 1 With 100 designated. It runs through the cooling section 10 and is cooled from both sides via valves with a cooling medium, in particular water. Individual valves can be grouped together, for example, the valve groups 11 . 11 ' , ..., 12 . 12 ' , ..., 13 . 13 ' , ... such as 14 . 14 ' , ... shown.

Der regeltechnisch zu erfassenden Abkühlung des Bandes 100 liegt üblicherweise eine eindimensionale instationäre Wärmeleitungsgleichung zugrunde. Bei der mathematischen Beschreibung wird von einem isolierten Stab, der nur am Anfang und Ende – entsprechend der Ober- und Unterseite des Bandes – einen Wärmeaustausch mit der Umgebung durchführt, ausgegangen.The control technology to be detected cooling the tape 100 usually a one-dimensional transient heat equation is used. In the mathematical description of an insulated rod, which performs only at the beginning and end - according to the top and bottom of the band - a heat exchange with the environment, assumed.

Speziell zur Wärmeleitung im Band wird von der Modellannahme ausgegangen, daß die Wärmeleitung in Längs- und Querrichtung verschwindet und daß in der Breite des Bandes die Enthalpie konstant ist. Dadurch läßt sich die Problematik auf ein eindimensionales instationäres Wärmeleitungsproblem reduzieren, bei dem die Anfangsbedingungen und die Randbedingungen definiert werden müssen.specially for heat conduction in the band is assumed by the model assumption that the heat conduction in longitudinal and transverse direction disappears and that in the width of the band the enthalpy is constant. This raises the problem a one-dimensional transient Reduce heat conduction problem, where the initial conditions and the boundary conditions are defined Need to become.

Nach letzterem Modell kann das Band 100 mit einzelnen Bandpunkten beschrieben werden, in denen eine Wärmeleitung im Stab erfolgt. Dies ist bekannt, wozu auf die diesbezügliche Fachliteratur verwiesen wird.After the latter model, the band 100 be described with individual band points, in which a heat conduction takes place in the rod. This is known, for which reference is made to the relevant literature.

In der Kühlstrecke 10 sind im allgemeinen keine Temperaturen meßbar. Die Temperatur wird aber am Meßplatz 2 vor der Kühlstrecke und insbesondere am Haspelmeßplatz 3 gemessen. Über das mathematische Modell wird der Wärmeaustausch im Band 100 entsprechend, obigen Voraussetzungen berücksichtigt. Es wird also ein Modell der Kühlstrecke erstellt, welches in 1 mit 15 bezeichnet ist. Wenn über das Modell 15 die Temperaturen an jeder beliebigen Stelle verfügbar sind, läßt sich eine Regelung auf das vorgegebene Abkühlprofil realisieren.In the cooling section 10 In general, no temperatures are measurable. The temperature will be but at the measuring station 2 in front of the cooling section and in particular at the reel measuring station 3 measured. About the mathematical model, the heat exchange in the tape 100 according to the above conditions. Thus, a model of the cooling section is created, which in 1 With 15 is designated. If about the model 15 the temperatures are available at any point, can be a regulation realized on the given cooling profile.

In 2 ist anhand eines dreidimensionalen Temperatur-Bandlängen/Zeit-Diagramms die Vorgabe eines Abkühlverlaufes dargestellt: Wenn man von einem Abkühlbeginn (t = 0) eines Bandpunktes ausgeht, so ergibt sich über die Zeit t ein vorgegebenes Abkühlprofil 300 als Zeitfunktion. Aus 2 ist für jeden Bandpunkt des Metallbandes 100 eine eigene Abkühlkurve entnehmbar. Beispielhaft ist für einen bestimmten Bandpunkt bei li die Kurve 300 dargestellt, wobei sich so für diesen Bandpunkt eine eigene Zeitfunktion ergibt.In 2 is based on a three-dimensional temperature band length / time diagram, the specification of a cooling curve shown: If one starts from a cooling start (t = 0) of a band point, then there is a predetermined cooling profile over the time t 300 as a time function. Out 2 is for every band point of the metal band 100 a separate cooling curve can be removed. For example, for a given band point at li, the curve 300 represented, thus resulting in a separate time function for this band point.

Beispielsweise soll das Temperaturprofil für den Bandpunkt i nach einer bestimmten Abkühlzeit ti eine vorgegebene Temperatur Ti, insbesondere Haspeltemperatur TH, aufweisen. Entsprechende Vorgaben gibt es auch für die übrigen Bandpunkte. Verbindet man alle vorgegebenen Haspeltemperaturen der einzelnen Bandpunkte, so erhält man die in 2 eingezeichnete Kurve 400. Mit dieser Kurve 400 kann beispielsweise gewährleistet werden, daß Verfahrensschritte wie das Fassen des Bandes am Haspel mit ansonsten möglichst geringen Gefügeänderungen berücksichtigt werden.For example, should the temperature profile for the band point i after a certain cooling time t i a predetermined temperature Ti, in particular reel temperature T H , have. Corresponding specifications are also available for the remaining band points. If you connect all given reel temperatures of the individual tape points, you get the in 2 drawn curve 400 , With this curve 400 For example, it can be ensured that process steps, such as grasping the strip on the reel, are taken into account with microstructural changes that are otherwise as small as possible.

Betrachtet man nun in einem Augenblick die Vorgaben aller momentan in der Kühlstrecke 10 liegenden Bandpunkte und verbindet man diese Bandpunkte, so erhält man eine Kurve 500, welche das Abkühlprofil über die Kühlstreckenlänge darstellt. Diese Abkühlkurve ist auch in 1 in Einheit 30 eingezeichnet. Wesentlich ist dabei, daß gemäß der angegebenen technischen Lehre die Kurve 500 bei Störungen im Fertigungsprozeß, beispielsweise bei variabler Bandgeschwindigkeit, selbsttätig dynamisch angepaßt wird. Dadurch bleiben solche Störungen – im Gegensatz zum Stand der Technik – ohne jegliche Auswirkungen auf den vorgegebenen Abkühlverlauf eines jeden Bandpunktes.Looking now in a moment, the specifications of all currently in the cooling section 10 lying band points and connecting these band points, we obtain a curve 500 , which represents the cooling profile over the cooling section length. This cooling curve is also in 1 in unit 30 located. It is essential that according to the specified technical teaching the curve 500 in case of disturbances in the manufacturing process, for example, at variable belt speed, automatically adjusted dynamically. As a result, such disturbances - in contrast to the prior art - without any impact on the predetermined cooling curve of each band point.

Wichtig ist also beim beschriebenen Verfahren, daß für jeden Bandpunkt eigene Abkühlkurven 300, 310, 311, 312 etc. vorgegeben werden. Beispielsweise wird für den ersten Punkt eine Abkühlkurve mit einem zunächst steilem Abfall und anschließend einem flacherem Abfall vorgegeben, während sich im Mit tenbereich Abkühlkurven mit nahezu konstantem Temperaturgradienten ergeben. Damit wird insgesamt das beschriebene Profil 400 erreicht.So it is important in the described method that for each band point own cooling curves 300 . 310 . 311 . 312 etc. can be specified. For example, a cooling curve with an initially steep drop and then a flatter waste is given for the first point, while in the middle range cooling curves with almost constant temperature gradients result. This is the overall profile described 400 reached.

Auch andere Abkühlprofile können erzeugt werden. Insbesondere wenn man von dem Gefüge als Zielgröße ausgeht, kann das Profil so vorgegeben werden, daß weitestgehend konstante Gefügeeigenschaften am Fertigband vorliegen. Es kann aber auch bewußt eine Änderung der Gefügeeigenschaften für bestimmte Bandbereiche vorgesehen werden. Z.B. können auch Gefügeänderungen bedingt durch die größere Liegezeit der hinteren Bandabschnitte vor dem weiteren Walzen wieder ausgeglichen werden.Also other cooling profiles can be generated. Especially if one starts from the fabric as a target, The profile can be specified so that largely constant structural properties present on the finished strip. But it can also deliberately change the structural properties for certain Band areas are provided. For example, can also structural changes due to the longer laytime the rear band sections balanced again before further rolling become.

Da die Gefügeeigenschaften die mechanischen Eigenschaften und damit die Qualität insbesondere von Stahlband bestimmen, lassen sich durch gezielte Gefügeänderungen gewünschte Materialeigenschaften erzielen. Insofern ergibt sich durch das beschriebene Verfahren ein erhöhtes Potential bei der Erzeugung von Fertigband.There the structural properties the mechanical properties and thus the quality in particular of steel strip can be determined by specific structural changes desired Achieve material properties. In this respect, results from the described Procedure an elevated Potential in the production of finished strip.

In 3 ist die Kühlstrecke als eigentliche Anlage mit 10 bezeichnet. Die Modellbildung der 1 wird hier durch ein sogenanntes Echtzeitmodell 20 ausgedrückt, mittels dessen die Temperaturen T ^i an den einzelnen Bandpunkten i des Bandes 100 ermittelt werden.In 3 is the cooling section as the actual system with 10 designated. The modeling of 1 is here by a so-called real-time model 20 expressed, by means of which the temperatures T ^ i at the individual band points i of the band 100 be determined.

Die berechnete Haspeltemperatur T ^H, die mit einem Fehler behaftet ist, wird mit der an dem Haspelmeßplatz 3 gemessenen Temperatur TH verglichen und der resultierende Fehler einer Einheit 25 zur Modellkorrektur zugeführt. Letzterer Einheit 25 wird weiterhin der gesamte, vom Echtzeitmodell 20 berechnete Abkühlvorgang 5 zugeführt. Die Einheit 25 ermittelt aus diesen Daten eine Korrektur des Abkühlverlaufes, die auf den berechneten Abkühlverlauf aufgeschaltet wird. Der so ermittelte korrigierte Abkühlverlauf wird mit der Sollabkühlung verglichen und die resultierende Regelabweichung dem Regler 30 zugeführt. Dieser erzeugt daraus und mittels der von der Einheit 25 ermittelten Verstärkungsfaktoren die Ventilstellungen als Prozeßführungssignale, die sowohl auf der Anlage umgesetzt als auch dem Echtzeitmodell 20 wieder als Information zugeführt werden.The calculated reel temperature T ^ H , which has an error, is compared with that at the reel measuring station 3 measured temperature T H and the resulting error of a unit 25 supplied for model correction. The latter unit 25 will continue to be the whole, from the real-time model 20 calculated cooling process 5 fed. The unit 25 determines from this data a correction of the cooling curve, which is applied to the calculated cooling curve. The corrected cooling curve determined in this way is compared with the nominal cooling and the resulting control deviation is compared to the controller 30 fed. This generates from it and by means of the unit 25 determined gain factors, the valve positions as process control signals, both implemented on the system and the real-time model 20 be fed again as information.

Falls kein gültiger Meßwert vorliegt, entfällt die Berechnung eines korrigierten Abkühlverlaufes. Die Korrektur wird dann zu Null angenommen.If not a valid one measurement is present, the deleted Calculation of a corrected cooling process. The correction is then assumed to be zero.

Der Regler 30 kann aufgrund der eingegebenen Regelabweichung und der weiteren Werte mit einem vorgegebenen Algorithmus betrieben werden. Solche Algorithmen werden softwaremäßig vorgegeben und lassen die Ansteuerung beliebiger Muster von Ventilen zu. Insbesondere sind mit dem Regler 30 jederzeit jedes der Ventile 11, 11', ..., 12, 12', ..., 13, 13', ..., 14, 14', ... gleichzeitig in beliebiger Kombination vom Regler 30 aktivierbar.The regulator 30 can be operated with a given algorithm based on the entered control deviation and the other values. Such algorithms are specified by software and allow the control of any pattern of valves. In particular, with the regulator 30 anytime any of the valves 11 . 11 ' , ..., 12 . 12 ' , ..., 13 . 13 ' , ..., 14 . 14 ' , ... at the same time in any combination of the controller 30 enableable.

Die Abkühlung längs des Metallbandes 100 wird im einzelnen anhand der Enthalpie und des Temperaturverlaufs in Abhängigkeit von der Enthalpie betrachtet.Cooling along the metal band 100 is considered in detail on the basis of the enthalpy and the temperature curve as a function of the enthalpy.

In 4 ist die Berechnung der Modellkorrektur für den Regler im einzelnen verdeutlicht: Es werden die Enthalpien e und die Temperaturen T in Abhängigkeit von der Enthalpie e ermittelt. Das Echtzeitmodell 20 liefert einen berechneten Enthalpiewert e ^, woraus in einer Einheit 21 der Wert T ^(e ^) gebildet wird. Daraus lassen sich also die Temperaturwerte T ^ für beliebige Bandpunkte berechnen. Speziell der berechnete Temperaturwert T ^H für die Haspeltemperatur wird mit der gemessenen Haspeltemperatur TH verglichen, woraus sich ein Wert ΔTH ergibt.In 4 the calculation of the model correction for the controller is illustrated in detail: The enthalpies e and the temperatures T are determined as a function of the enthalpy e. The real-time model 20 returns a calculated enthalpy value e ^, resulting in a unit 21 the value T ^ (e ^) is formed. From this the temperature values T 1 for arbitrary band points can be calculated. Specifically, the calculated temperature value T ^ H for the coiling temperature is compared with the measured coiler temperature T H , resulting in a value ΔT H.

Vom Echtzeitmodell 20 werden Enthalpiesignale gleichermaßen einer Einheit 22 zugeführt, in der die partielle Ableitung der Enthalpie nach dem Wärmeleitungskoeffizienten

Figure 00100001
gebildet wird. Der Wärmeleitungskoeffizient stellt gewissermaßen einen Korrekturfaktor dar. In beide Einheiten 20 und 22 gehen weiterhin die Ventilstellungen der Anlage ein.From the real-time model 20 Enthalpy signals become one unit at a time 22 fed, in which the partial derivative of the enthalpy on the coefficient of thermal conduction
Figure 00100001
is formed. The heat conduction coefficient is effectively a correction factor. In both units 20 and 22 continue to go the valve positions of the system.

Als Ausgangssignal der Einheit 22 ergeben sich berechnete werte

Figure 00100002
. In der Einheit 23 wird das Signal mit
Figure 00100003
beaufschlagt, woraus sich über die Bildung von partiellen Ableitungen nach der Kettenregel ein Signal
Figure 00100004
bestimmen läßt.As an output signal of the unit 22 this results in calculated values
Figure 00100002
, In the unit 23 the signal is with
Figure 00100003
which gives rise to a signal via the formation of partial derivatives according to the chain rule
Figure 00100004
determine.

Speziell der Wert für die Haspel

Figure 00100005
wird betrachtet und es wird der vorher ermittelte Temperaturfehler ΔTH durch diesen Wert dividiert, woraus sich der Δκ ergibt. Letzterer Wert Δκ wird mit
Figure 00100006
multipliziert, so daß als Ausgangswert die Modellkorrektur Δe vorliegt. Somit ist die Modellkorrektur der Einheit 25 aus 3 realisiert.Especially the value for the reel
Figure 00100005
is considered and the previously determined temperature error ΔT H is divided by this value, resulting in the Δκ. The latter value Δκ is with
Figure 00100006
multiplied so that the model correction Δe is present as the output value. Thus, the model correction of the unit 25 out 3 realized.

Bei der Berechnung der Modellkorrektur Δe gemäß 4 stellt also

Figure 00100007
ein Sensitivitätsmodell dar.In the calculation of the model correction Δe according to 4 so put
Figure 00100007
a sensitivity model.

Es hat sich gezeigt, daß bei obiger Vorgehensweise und Berücksichtigung der Abkühlkurven für die einzelnen Bandpunkte die Verhältnisse für die Praxis besser modellierbar sind. Dabei liegt der Vorgehensweise die Erkenntnis zugrunde, daß die Wärmebehandlung moderner Stähle durch direkte Vorgabe der Sollkurven für den Temperaturverlauf des tatsächlichen Abkühlverlaufs für jeden Bandpunkt individuell vorgegeben werden kann. Insofern ist die Schnittstelle für die Steuer- und/oder Regelung das in Echtzeit gerechnete Modell und ist der zugehörige Korrekturalgorithmus wesentlicher Bestandteil des beschriebenen Verfahrens.It has been shown that at above procedure and consideration the cooling curves for the individual Band points the ratios For the practice are better modelable. The procedure is based on knowledge underlying that the heat treatment modern steels by directly specifying the setpoint curves for the temperature profile of the actual Abkühlverlaufs for each Band point can be specified individually. In that sense, the interface for the Tax and / or Control the real-time calculated model and is the associated correction algorithm integral part of the described method.

Diese Vorgehensweise berücksichtigt in idealer Weise die Vorgabe für den gefertigten Werkstoff, da sie im Rahmen der Anlagegrenzen – unabhängig von der gefahrenen Bandgeschwindigkeit – die Einstellung der geforderten Qualität gewährleistet.These Approach taken into account ideally the default for the finished material, since it is within the limits of the investment - regardless of the driven belt speed - the adjustment of the demanded quality guaranteed.

Claims (15)

Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Kühlstrecke einer Warmbandstraße zum Walzen von Metallband, insbesondere von Stahlband, wobei durch Kühlung die Gefügeeigenschaften des gewalzten Metallbandes eingestellt werden, mit folgenden Verfahrensschritten: – es wird für jeden Bandpunkt des Metallbandes ein individueller zeitlicher Abkühlverlauf vorgegeben, – daneben wird für jeden Bandpunkt des Metallbandes die tatsächliche Abkühlkurve als Funktion der Zeit ermittelt, – die ermittelte Zeitfunktion des tatsächlichen Abkühlverlaufes wird mit der Vorgabe des zeitlichen Abkühlverlaufes für jeden Bandpunkt des Metallbandes verglichen, – aus den Abweichungen der ermittelten Zeitkurven vom tatsächlichen Abkühlverlauf werden Prozeßführungssignale zur Steuerung und/oder Regelung der Kühlstrecke abgeleitet.Method for controlling and / or regulating the cooling section a hot strip mill for rolling metal strip, in particular steel strip, wherein cooling the structural properties of the rolled metal strip, with the following process steps: - it will for each Bandpunkt of the metal band an individual temporal Abkühlverlauf given, - Besides is for each band point of the metal band the actual cooling curve as a function of time determined, - the determined time function of the actual course of cooling is with the specification of the temporal Abkühlverlaufes for each Band point of the metal band compared, - from the deviations of determined time curves from the actual cooling profile become process control signals derived for controlling and / or regulating the cooling section. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für einzelne Bandpunkte des Metallbandes unterschiedliche Abkühlkurven vorgegeben werden.Method according to claim 1, characterized in that that for individual Band points of the metal band different cooling curves are given. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß angestrebte Gefügeeigenschaften aufgrund der vorgegebenen Abkühlkurven für jeden Bandpunkt des Metallbandes eingestellt werden.A method according to claim 1 or claim 2, characterized in that desired structural properties due to the predetermined Abkühlkur be set for each band point of the metal strip. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die einzelnen Bandpunkte des Metallbandes solche Abkühlkurven vorgegeben werden, daß aufgrund äußerer Einflüsse auftretende, unerwünschte Änderungen der Gefügeeigenschaften ausgeglichen werden.Method according to claim 3, characterized that for the individual Bandpunkte the metal strip such Abkühlkurven be given that occurring due to external influences, unwanted changes balanced the structural properties become. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlkurven für die einzelnen Bandpunkte des Metallbandes derart vorgegeben werden, daß sich für unterschiedliche Bandpunkte des Metallbandes vorbestimmte, gegebenenfalls unterschiedliche, Gefügeeigenschaften ergeben.Method according to claim 3, characterized that the cooling curves for the individual band points of the metal strip are specified in such a way that yourself for different Band points of the metal strip predetermined, possibly different, microstructural properties result. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Eigenschaften des Metallbandes aufgrund der gezielten Beeinflussung der Gefügeeigenschaften vorgegeben werden.Method according to claim 5, characterized in that that the mechanical properties of the metal strip due to the targeted Influencing the structural properties be specified. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß die Zeitfunktionen oder einzelne Werte zum augenblicklichen Zeitpunkt des Abkühlverlaufes der einzelnen Bandpunkte einem Regler zugeführt und zur Generierung der Prozeßführungssignale führen.Method according to one of the preceding claims, characterized that the Time functions or individual values at the moment the cooling process the individual band points fed to a controller and for generating the Process control signals to lead. Verfahren nach Anspruch 7, wobei mit dem Regler Ventile für Kühlmittel zur Abkühlung des Metallbandes aktivierbar sind, dadurchgekennzeichnet, daß durch den Regler zu jedem Zeitpunkt beliebige Ventile gleichzeitig aktivierbar sind.The method of claim 7, wherein with the regulator valves for coolant to cool down of the metal strip are activated, characterized in that the controller at any time any valves simultaneously activated are. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Vergleichstemperatur zu den Abkühlkurven der einzelnen Bandpunkte die gemessene Zeitfunktion der Haspeltemperatur herangezogen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that as Comparison temperature to the cooling curves the individual band points the measured time function of the reel temperature is used. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einer Kühlstrecke (10), in welcher das durchlaufende Metallband (100) über einstellbare Ventile (11, ..., 13) mit Kühlmittel beaufschlagbar ist, mit Mitteln zur individuellen Vorgabe von Abkühlkurven (300, ..., 312) für jeden einzelnen Bandpunkt des Metallbandes (100), mit Einheiten zur Berechnung von Ab kühlkurven für jeden Bandpunkt, zur Korrektur der berechneten Abkühlkurven (300, ..., 312) auf der Basis von gemessenen Temperaturen (TF, TH) und zum Vergleichen mit den vorgegebenen Abkühlkurven (300, ..., 312) für jeden Bandpunkt und mit einer Prozeßführungseinheit (15, 30) zur Generierung von Prozeßführungssignalen zur Steuerung und/oder Regelung der Abkühlung entsprechend vorgegebener Kriterien.Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 9, with a cooling section ( 10 ), in which the continuous metal strip ( 100 ) via adjustable valves ( 11 , ..., 13 ) can be acted upon with coolant, with means for individual specification of cooling curves ( 300 , ..., 312 ) for each individual band point of the metal band ( 100 ), with units for the calculation of cooling curves for each band point, for the correction of the calculated cooling curves ( 300 , ..., 312 ) on the basis of measured temperatures (T F , T H ) and for comparison with the predetermined cooling curves ( 300 , ..., 312 ) for each band point and with a process control unit ( 15 . 30 ) for generating process control signals for controlling and / or regulating the cooling according to predetermined criteria. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Prozeßführungseinheit (15, 30) jedes der einzelnen Ventile (11, 11', ... bis 14, 14', ...) zur Kühlmittelzufuhr jederzeit aktivierbar ist.Apparatus according to claim 10, characterized in that with the process control unit ( 15 . 30 ) each of the individual valves ( 11 . 11 ' , ... to 14 . 14 ' , ...) can be activated for coolant supply at any time. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kriterien ein Abkühlprofil entlang des Metallbandes (100) entsprechend gewünschter Gefügeeigenschaften beinhalten.Apparatus according to claim 10, characterized in that the criteria a cooling profile along the metal strip ( 100 ) according to desired structural properties include. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozeßführungseinheit (15, 30) zur Steuerung und/oder Regelung der Abkühlung ein Echtzeitmodell (20) mit einer Modellkorrektur (25) zugrunde liegt, woraus die Eingangssignale für einen Regler (30) zur Ansteuerung der einzelnen Ventile (11, 11', ... bis 14, 14', ...) abgeleitet werden.Apparatus according to claim 10, characterized in that the process control unit ( 15 . 30 ) for controlling and / or regulating the cooling, a real-time model ( 20 ) with a model correction ( 25 ), from which the input signals for a controller ( 30 ) for controlling the individual valves ( 11 . 11 ' , ... to 14 . 14 ' , ...) be derived. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Modellkorrektur (25) die gemessene Haspeltemperatur (TH) herangezogen wird.Apparatus according to claim 10, characterized in that for model correction ( 25 ) the measured reel temperature (T H ) is used. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelabweichung für den Regler (30) aus einem korrigierten Abkühlverlauf und der Sollabkühlung gebildet wird.Apparatus according to claim 10, characterized in that the control deviation for the controller ( 30 ) is formed from a corrected cooling process and the desired cooling.
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